摘要： 介紹了如何制作一個(gè)基于Linux2.6.19內(nèi)核的小型Linux系統(tǒng)，并將其移植到S3C2410開(kāi)發(fā)板上。內(nèi)容包括引導(dǎo)程序、2.6.19內(nèi)核、根文件系統(tǒng)的修改、配置、編譯、移植等。
關(guān)鍵詞： Linux2.6.19內(nèi)核；小型Linux系統(tǒng)；S3C2410

引言

ARM9 S3C2410微處理器與Linux的結(jié)合越來(lái)越緊密，逐漸在嵌入式領(lǐng)域得到廣范的應(yīng)用。目前，在便攜式消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、無(wú)線設(shè)備、汽車(chē)、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)產(chǎn)品等都可以看到S3C2410與Linux相結(jié)合的身影。

S3C2410微處理器是一款由Samsung公司為手持終端設(shè)計(jì)的低價(jià)格、低功耗、高性能，基于ARM920T核的微處理器。它帶有內(nèi)存管理單元(MMU)，采用0.18mm工藝和AMBA新型總線結(jié)構(gòu)，主頻可達(dá)203MHz。同時(shí)，它支持Thumb 16位壓縮指令集，從而能以較小的存儲(chǔ)空間獲得32位的系統(tǒng)性能。

在眾多嵌入式操作系統(tǒng)中，Linux目前發(fā)展最快、應(yīng)用最為廣泛[1]。性能優(yōu)良、源碼開(kāi)放的Linux具有體積小、內(nèi)核可裁減、網(wǎng)絡(luò)功能完善、可移植性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，非常適合作為嵌入式操作系統(tǒng)。一個(gè)最基本的Linux操作系統(tǒng)應(yīng)該包括：引導(dǎo)程序、內(nèi)核與根文件系統(tǒng)三部分。

與Linux2.4內(nèi)核相比，2.6內(nèi)核吸收了最新的技術(shù)，在性能、可測(cè)量性、器件支持和可用性方面有了大幅度提高；支持更多的體系結(jié)構(gòu)、處理器、總線、接口和設(shè)備；標(biāo)準(zhǔn)化了內(nèi)部接口；簡(jiǎn)化了擴(kuò)展或添加新設(shè)備的步驟等。

本文著重介紹如何制作一個(gè)基于linux-2.6.19內(nèi)核的小型Linux操作系統(tǒng)，并將它移植到S3C2410開(kāi)放板上。內(nèi)容包括交叉編譯環(huán)境的建立，引導(dǎo)程序、2.6.19內(nèi)核、根文件系統(tǒng)的修改、配置、編譯、移植等。

系統(tǒng)的制作移植

建立交叉編譯環(huán)境

要移植、開(kāi)發(fā)小型Linux系統(tǒng)，首先要在安裝了RedHat9或更高版本Linux操作系統(tǒng)的主機(jī)上配置交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境。交叉開(kāi)發(fā)是指在開(kāi)發(fā)主機(jī)上安裝開(kāi)發(fā)工具，編輯、編譯目標(biāo)板的引導(dǎo)程序、內(nèi)核和文件系統(tǒng)，使其能在目標(biāo)板上運(yùn)行。

針對(duì)本次開(kāi)發(fā)，需要安裝arm-linux-gcc-3.4.1以及armv4l-tools工具鏈。在安裝完畢后，切記要將兩者的路徑分別添加到系統(tǒng)路徑$PATH中。

引導(dǎo)程序

對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，從開(kāi)機(jī)上電到操作系統(tǒng)啟動(dòng)需要一個(gè)引導(dǎo)程序。嵌入式linux系統(tǒng)同樣離不開(kāi)引導(dǎo)程序，這個(gè)引導(dǎo)程序叫做Bootloader[1]。通過(guò)這段小程序，可以初始化硬件設(shè)備、建立內(nèi)存空間的映射表，從而建立適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)硬件環(huán)境，為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核做好準(zhǔn)備。

vivi[4]是韓國(guó)MIZI公司為其ARM9系列產(chǎn)品而研發(fā)的Bootloader，小而靈巧，這里選用它作為小型Linux系統(tǒng)的Bootloader。

首先要修改vivi源代碼中的Flash分區(qū)信息，新的分區(qū)信息如表1所示。

根據(jù)表1，在vivi源碼arch/s3c2410/smdk.c文件中作出相應(yīng)的修改。

然后在配置菜單中導(dǎo)入smdk2410的默認(rèn)配置，編譯成功將在vivi源代碼目錄下生成所需的Bootloader文件，文件名為vivi。

接著，便可把vivi下載到目標(biāo)板Flash的相應(yīng)位置。

內(nèi)核

·修改內(nèi)核
首先，修改內(nèi)核源碼linux-2.6.19下的Makefile文件，指定目標(biāo)代碼類(lèi)型與編譯器：SUBARCH :=arm；CROSS_COMPILE:=/usr/local/arm/3.4.1/bin/arm-linux-。

然后，在linux-2.6.19/arch/arm/mach-s3c2410/common-smdk.c中根據(jù)表1修改內(nèi)核中的Flash分區(qū)信息。這里提醒讀者，2.6.16(含)以前內(nèi)核的源碼中沒(méi)有Flash分區(qū)信息，所以需要增加新的分區(qū)信息；而在2.6.17(含)以后內(nèi)核的源碼中已含F(xiàn)lash分區(qū)信息，需要的只是修改分區(qū)信息。

內(nèi)核Flash分區(qū)信息必須與vivi的Flash分區(qū)信息相一致。因?yàn)?，vivi的Flash分區(qū)中的地址是內(nèi)核及文件系統(tǒng)下載到Nand flash的真正地址；而內(nèi)核在啟動(dòng)時(shí)讀的卻是內(nèi)核Flash分區(qū)設(shè)定的地址；所以，若兩者不同，則很可能導(dǎo)致不能正常啟動(dòng)內(nèi)核或讀取文件系統(tǒng)。

最后，修改linux-2.6.19/drivers/mtd/nand/s3c2410.c，禁止Nand flash差錯(cuò)檢測(cè)：
chip->eccmode = NAND_ECC_NONE;。

·內(nèi)核的配置編譯
在配置菜單中導(dǎo)入內(nèi)核對(duì)smdk2410的默認(rèn)配置，再在此基礎(chǔ)上選擇所需的功能。如Nand Flash及MTD設(shè)備的支持，Cramfs文件系統(tǒng)的支持等。

配置完畢，在終端輸入編譯命令“make”進(jìn)行編譯。若內(nèi)核源碼編譯成功，將在linux-2.6.19/arch/arm/boot/下生成內(nèi)核映像文件zImage。

最后，在vivi命令提示模式下使用下載命令，將內(nèi)核映像zImage加載到開(kāi)發(fā)板Flash中的適當(dāng)?shù)刂贰?

根文件系統(tǒng)

Linux系統(tǒng)中的文件和設(shè)備是通過(guò)文件系統(tǒng)來(lái)組織的。文件系統(tǒng)的存在使得數(shù)據(jù)和設(shè)備可以被有效而透明地存取訪問(wèn)。一個(gè)linux的最簡(jiǎn)根文件系統(tǒng)應(yīng)該包括支持linux系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本內(nèi)容，包括系統(tǒng)使用的軟件和庫(kù)，以及所有用來(lái)為用戶(hù)提供基本支持的架構(gòu)和指令。

在根文件目錄rootfs下建立bin、dev、etc、lib、proc、sbin、root、tmp等一系列必備的目錄，把所需的配置文件、動(dòng)態(tài)函數(shù)庫(kù)放到相應(yīng)的目錄。采用BusyBox是縮小根文件系統(tǒng)的好辦法。BusyBox以很小的體積集成了最常用的linux命令和應(yīng)用程序，大大簡(jiǎn)化了制作linux根文件系統(tǒng)的過(guò)程。

有一點(diǎn)必須指出的是，在2.6.12(含)之前的內(nèi)核通常是用devfs來(lái)管理位于/dev下的所有塊設(shè)備和字符設(shè)備；但在2.6.13(含)之后的內(nèi)核已不支持devfs，而轉(zhuǎn)用udev來(lái)管理/dev下的設(shè)備，詳見(jiàn)[5]。所以，針對(duì)2.6.19內(nèi)核，要使系統(tǒng)啟動(dòng)后進(jìn)入BusyBox控制臺(tái)，還需在/rootfs/dev下添加控制臺(tái)設(shè)備文件：“[root@localhost dev]# mknod -m 600 console c 5 1”。

目前，linux已經(jīng)能夠支持幾十種文件系統(tǒng)格式，如常用的Cramfs、Jfss2、Yaffs等。Cramfs 是一種只讀的閃存文件系統(tǒng)，可以保護(hù)系統(tǒng)的基本設(shè)置不被更改。根文件系統(tǒng)就使用Cramfs格式。

使用Cramfs制作工具mkcramfs把根文件目錄制作成映像文件：rootfs.cramfs。

根文件系統(tǒng)制作完成，在vivi命令模式下把rootfs.cramfs下載到Flash的合適位置。

至此，一個(gè)基于2.6.19內(nèi)核的小型Linux系統(tǒng)便成功地制作完畢，并移植到S3C2410開(kāi)發(fā)板上了。

板子加電后便可看到系統(tǒng)的啟動(dòng)信息，最終進(jìn)入BusyBox控制臺(tái)。

結(jié)語(yǔ)

基于2.6內(nèi)核的Linux憑借其突出的嵌入式特性與性能優(yōu)越的ARM9 S3C2410相結(jié)合，在嵌入式領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用天地。文章介紹了如何制作一個(gè)基于Linux2.6.19內(nèi)核的小型Linux系統(tǒng)，并將其移植到S3C2410開(kāi)發(fā)板上。小型系統(tǒng)的制作與移植是進(jìn)行嵌入式開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，必須熟練掌握。

參考文獻(xiàn)：
1、 孫紀(jì)坤、張小全,‘嵌入式linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)詳解——基于ARM’，人民郵電出版社，2006.
2、 陳賾，‘ARM9嵌入式技術(shù)及Linux高級(jí)實(shí)踐教程’，北京航空航天大學(xué)出版社，2005
3、 中國(guó)liunx公社論壇上帖子，‘Linux2.6.10以后版本對(duì)S3C2410的支持’.
4、 mizi公司網(wǎng)站上有關(guān)vivi的介紹，http://www.mizi.com/developer/s3c2410x/Linuette_chap_5_en.html
5、 有關(guān)udev的介紹：http://www.kernel.org/pub/linux/utils/kernel/hotplug/udev.htm